Введение к работе
.,-;,!
-к!
Актуальность темы. Интерес к исследованию физических свойств гидрированных интерметалличоских соединений связан, предде всего, с перспективностью их использования в различных областях техпики (контейнеры водорода, термокомпрессорн, замедлители и отражатели в ядерных реакторах и др.). Кроме того, эти системы является удобными модельными объектами для изучения широкого круга физических явлений в твердых телах, в том числе механизмов движения легких примесей внедрения. Высокая подвижность атомов водорода в матрице металла, а также наличие у водорода трех изотопов с максимально возможными отношениями масс объясняют большое внимание экспериментаторш к исследованию проблем диффузии водорода в металлах. В настоящее время достаточно подробно исследованы бинарные системы металл-водород, такие, например, как Pd-H. В то же время диффузия водорода в более сложных системах мало изучена. Другая проблема - теоретическая интерпретация диффузии. водорода в металлах. Нулшо отметить, что даже в бипрпых системах металл-водород экспериментальные дапныо не удается описать в ремках классической теории диффузии. Поскольку энергия нулевых колебаний атомов Н в решетке металла сравнима с характерными энергиями, отввтсіпєнншеі зэ двивевге. и перераспределение Еодорода, можно ояидать проявления квантовых эффектов в диффузии водорода. Для выяснения роли квантовых эффектов существенное значение имеет информация о зависимости параметров движения от масса изотопов водорода. Поэтому ваяно исследовать изотопические эффекты в диффузии водорода (дейтерия).
Объекты исследования в данной работе - гидрированные интерметаллические соединения HTVg, ZrVg, TaV2 и стабилизированная водородом фаза ZrTlgHj со структурой матрицы типа С15. Соединения ЕГ72, ^2 н TaV2 ш>тях^т больше количества водорода с образованием однородных твердых растворов. Для этих систем характерна широкая .область
.3
гомогонности, охватывающая весь диапазон достижимых х при Т>310 К, что позволяет изучать влияние концентрации водорода на параметры движения без пересечения фазовых границ. В системо ZrTigHjd^) с х«4 водородная подрешотка обладает высокой симметрией (ГЦК) и в ней отсутствуют фазовые переходы.
Цель работы - изучить микроскопические особенности движения изотопов водорода в интерметаллических соединениях со структурой 015 и найти способ математического описания экспериментально наблюдаемого поведения скоростей релаксации ядерных спилов.
Метод исследования - ядерный магнитный резонанс (ЯМР).
Паучьая новизна. В работе впервые проведено исследование параметров движения H(D) в системах ZrTI2Hx(Dx) и laV^^). Впервые систематически изучено изменение параметров движения в большом интервале температур и концентраций Н(Ш в системах Hrv2Hx(Dx) и ZrV2Hx(Dx). Для- системы ZrTlgHjQjj) удалось в рамках одной модели (модель с двухпиковым распредэлением энергий активации Еа) описать ' все основные особенности экспериментальных данных в широком диапазоне резонансных частот. Низкотемпературные данные в системах EtV^n^i^) и ZrV?flx(Dx) также хорошо описываются в 'рамках такой модели. Наличие двухпикового распределения Еа предполагает сосуществование двух типов движения атомов Н с различными частотными масштабами. В данной работе впервые получено прямое доказательство такого сосуществования двух типов движения в гидридах фаз Лавеса: в соединении TaV,,^^) наблюдалось необычное низкочастотное локальное движение атомов H(D), сосуществующее с диффузией на далекие расстояния- Обнаружена аномальная температурная зависимость периода локального движения, t ~гхр(-Т/Т0). Такая зависимость была предсказана в модели квантовой диффузии атомных частиц в кристалле, но в системах металл-водород ранее не наблюдалась.
Впервые подробно исследованы изотопические эффекты в диффузии водорода в гидридах фаз Лавесэ. Обнаружено, что при х > 3.5 для систем Ш.Ч2\(\) и ZrVgH^^) наблюдается обратный изотопический эффект в энергии активации. Впервые.
проведено сравнение параметров движения в . аморфней и кристаллической системах ZrV2Hx(Dx) близкого сост.чш.
Практическая ценность. В работе исследованы параметр!! диффузионного движения II и D в интерметалличвеких соединениях; перспективних для применения в качество контейнеров водорода. Полученные резулотаты могут быть использованы при разработке технологий, основапных. на поглощении и проницаемости водорода.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы били доложеш на XXV Всесоюзном совещании по физике низких -температур (Ленинград, 1988), на II Всесоюзном семинаре "Методы получения, структура и свойства гидридов металлов и интерметаллических соединений" (Одесса, 1909), на пятом Всесоюзном совещании "Современные методы ПНР и ЭПР в химии твердого тела" (Черноголовка, 1990).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в статьях [1-7] и материалах конференций 10-9].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав її заключения. Содержит 138 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 15 таблиц и список литературы, включающий 75 наименований.
